Glykolýza

Glykolýza obsahuje u lidí a téměř ve všech mnohobuněčných organismech biokatalyticky řízené odbourávání jednoduchých cukrů, jako je D-glukóza.

Proces degradace a přeměny glukózy na pyruvát probíhá v deseti po sobě jdoucích krocích a může probíhat stejně za aerobních i anaerobních podmínek.

Glykolýza se používá k výrobě energie a pyruvát poskytuje první předběžnou fázi biochemické syntézy určitých látek. Rozklad kvalitních sacharidů (více cukrů) také prochází glykolýzou poté, co byl rozdělen na jednoduché cukry.

Co je glykolýza?

Glykolýza je centrální metabolický proces rozkladu jednoduché cukrové D-glukózy a probíhá v buňkách v cytosolu, tekuté části buněčné plazmy. Degradační proces probíhá v 10 po sobě jdoucích enzymaticky kontrolovaných jednotlivých krocích. Konečné produkty celkové rovnováhy z glykolýzy na molekulu glukózy jsou 2 pyruvátové molekuly, 2 ATP nukleotidy a 2 NADH nukleotidy.

Deset jednotlivých kroků lze rozdělit do dvou fází, fáze přípravy od kroku 1 do kroku 5 a fáze amortizace od kroku 6 do 10. Přípravná fáze je energeticky negativní pro metabolismus, takže musí být dodána energie ve formě 2 ATP. Energeticky pozitivní je pouze amortizační fáze, takže bilancí je energetický zisk ve formě 2 ATP nukleotidů a 2 NADH nukleotidů.

V prvních dvou krocích glykolýzy jsou 2 fosfátové skupiny přeneseny na glukózu, které pocházejí z 2 ATP nukleotidů (adenosintrifosfát) a které jsou tedy přeměněny na ADP nukleotidy (adenosin difosfát).

Zatímco glykolýza až do tvorby pyruvátu je nezávislá na tom, zda převládají oxické (aerobní) nebo anoxické (anaerobní) podmínky, další metabolismus pyruvátu závisí na tom, zda je kyslík k dispozici nebo ne. Přísně vzato však další procesy rozkladu a konverze již nepatří do glykolýzy.

Funkce a úkol

Glykolýza je jedním z nejdůležitějších a nejčastějších centrálních metabolických procesů, které probíhají v buňce. Úkol a funkce glykolýzy spočívá v energetickém a materiálovém metabolismu jednoduché cukrové D-glukózy.

ATP, který je získáván jako součást energetického metabolismu s přidáním energie a přenosem fosfátové skupiny na ADP nukleotid, slouží jako nosič energie a dodavatel energie. Trasa přes ATP má výhodu v tom, že energie je krátce uložena a neztrácí se rozptylem tepla. Kromě toho lze ATP přivést na místo, kde je potřeba energie na krátké vzdálenosti.

Energeticky pozitivní glykolýza také poskytuje buňce pyruvát. Může být zaveden do cyklu kyseliny citronové a následného respiračního řetězce „spotřebováním“ kyslíku za oxických podmínek v mitochondriích buněk pro další generování energie, nebo může být použit jako výchozí materiál pro syntézu požadovaných látek.

Hlavními produkty rozkladu v cyklu kyseliny citronové jsou CO2 (oxid uhličitý) a H2O (voda). Energie uvolněná během oxidačního procesu se používá v respiračním řetězci k fosforylaci ADP na ATP, a proto se ukládá na krátkou dobu.

Úplné štěpení glukózy na vodu a oxid uhličitý s přídavkem kyslíku je energeticky produktivnější, má však tu nevýhodu, že může probíhat pouze za oxických podmínek, tj. Za podmínek, za kterých je molekulární kyslík dostupný v dostatečném množství. Pokud je vyžadován vysoký výkon kosterních svalů, je přívod kyslíku do svalových buněk příliš pomalý, takže musí odebírat potřebnou energii z glykolýzy.

Další výhodou glykolýzy je její vysoká rychlost procesu, což je mnohonásobek rychlosti přeměny v cyklu kyseliny citronové.

Nemoci a nemoci

Glykolýza ztělesňuje jeden z nejstarších a nejstabilnějších metabolických procesů živých organismů v evolučních termínech. Glykolýza byla pravděpodobně vyvinuta jako jeden ze základních metabolických procesů před 3,5 miliardami let, dlouho před vývojem mnohobuněčných organismů, protože všechny organismy jsou schopné glykolýzy a používají ji k výrobě energie.

Je známo pouze několik poruch nebo nemocí, které jsou výslovně spojeny s glykolýzou. Poruchy v procesu glykolýzy vedou primárně k vážným účinkům na červené krvinky (erytrocyty).

Protože neobsahují mitochondrie, spoléhají se na zásobování energií glykolýzou. Pokud je dodávka energie narušena, dochází k hemolýze, tj. Membrány erytrocytů se rozpustí a hemoglobin prochází přímo do séra. Obvykle je nedostatek enzymu pyruvát kinázy, takže proces glykolýzy je přerušen.

Další příčinu, která vede k podobným příznakům, lze nalézt v samotných erytrocytech, pokud nemají potřebný enzym KKR (isoenzym pyruvátkinázy).

Taruiho choroba (Taruiho choroba) je jednou z mála chorob, které přímo narušují glykolýzu. Jde o onemocnění ukládání glykogenu. Přebytečná glukóza v krevním séru je organismem dočasně přeměněna na polymerní cukr (glykogen), který je později přeměněn zpět na glukózu, je-li třeba, aby byl metabolizován glykolýzou.

V případě Taruiho choroby vede dědičná genetická vada k nedostatku fosfhofruktokinázy, což je enzym, který způsobuje fosforylaci a přeměnu glukózy na fruktóza-1,6-bifosfát (3. krok v glykolýze). Nedostatek enzymů způsobuje přerušení glykolýzy, takže kosterní svaly nejsou řádně zásobovány energií.Bolestivé svalové křeče a hemolytická anémie, rozpadající se membrána červených krvinek.